The hmotnost je to síla, s níž Země přitahuje objekty na svůj povrch. Pokaždé, když předmět spadne, spadne na zem, není schopen sám vylézt, ani není beztížný uprostřed, protože ho přitahuje Země..
Všechny objekty se vždy navzájem přitahují, i ty nejmenší, pouze velikost síly, s níž tak činí, je úměrná hmotnosti. To znamená, že objekty s malou hmotou vyvíjejí na ostatní malou sílu, ale nebeská tělesa, jako je Země, jsou schopna vyvinout velmi velkou sílu..
Díky této přitažlivé síle, která se nazývá Země, Země kolem něj obíhá Měsíc gravitační přitažlivost pokud jde o objekty, které jsou daleko od zemského povrchu, a hmotnost když jsou objekty blízko.
Z toho vyplývá, že gravitační síla nevyžaduje, aby objekty byly nutně ve vzájemném kontaktu, aby mohly jednat: proto se říká, že jde o akční sílu na dálku.
Předměty mají i nadále váhu, i když jsou v určité výšce nad zemí a čím jsou masivnější, tím větší bude tato váha.
Velký anglický vědec Isaac Newton jako první podal vysvětlení o této otázce prostřednictvím univerzálního gravitačního zákona, který nese jeho jméno a který od té doby sloužil k pochopení interakce objektů s hmotou. To je velmi důležité, protože jakýkoli objekt na planetě má váhu.
Rejstřík článků
Mezinárodní systém jednotek SI má jako jednotku hmotnosti Newton, pojmenoval podle Isaaca Newtona. Toto je jednotka pro měření sil všeho druhu.
Newton, zkráceně N, je definován jako síla potřebná k tomu, aby objekt o hmotnosti 1 kg získal zrychlení 1 m / sdva. Kromě newtonu se běžně používají další jednotky síly, například následující:
The kilogramová síla nebo kilopond, zkráceně kg-f nebo kp, i když se běžně nazývá kg bez dalších, je síla, kterou Země vyvíjí na objekt, který je na úrovni moře a na 45 ° severní šířky. Je nutné určit umístění, protože jak již bylo řečeno, gravitační pole zažívá variace s výškou a šířkou.
Když někdo říká, že váží 45 kg, znamená to, že jeho váha je 45 kg-f, protože kilogram je jednotka vyhrazená pro hmotnost.
Ekvivalence mezi kg-f a N je: 1kg-f = 9,8 N
The libra síla, zkráceně lb-f je také jednotka síly, která je analogická s kg-f, protože jde o sílu, kterou Země vyvíjí na objekt o hmotnosti 1 lb. A stejně jako u kg-f není problém s hodnotami, když jste na Zemi, tj. Předmět o hmotnosti l lb, váží 1 lb-f.
Ekvivalence v lb-f a N je: 1 lb-f ≡ 4,448222 N.
Hmotnost předmětu je úměrná jeho hmotnosti. Čím větší hmotnost, tím větší hmotnost.
Vzorec pro zjištění velikosti váhy P (nebo také W, jak se někdy označuje, pomocí "Hmotnost" v angličtině) je velmi jednoduchý:
P = mg
Kde m představuje hmotnost objektu a G je velikost gravitačního zrychlení (intenzita gravitačního pole nebo gravitace), přibližně konstantní a jehož hodnota je brána jako 9,81 m / sdva pro nejčastější výpočty.
Váha je vektor a tučná písmena se používají k rozlišení mezi vektorem a jeho velikostí. Tímto způsobem, když mluvíme o P, se rozumí, že se jedná o číselnou hodnotu a když je zapsána P odkazuje se na vektor:
P = m ∙G
The G tučným písmem je gravitační pole Země, tj. vliv, který Země působí na prostor, který ji obklopuje, bez ohledu na to, zda existuje jiné těleso, které jej vnímá či nikoli. Každý objekt s hmotou má své vlastní gravitační pole, ať už je malé nebo velké.
Intenzita gravitačního pole Země G není to úplně konstantní. Má malé variace, které vznikají hlavně proto, že Země není dokonalá koule a také kvůli místním rozdílům výšky a hustoty. Ale pro většinu aplikací je to hodnota 9,81 m / sdva Funguje to velmi dobře.
Ostatní nebeská tělesa mají své vlastní charakteristické gravitační pole, proto se gravitační zrychlení liší v závislosti na planetě nebo satelitu. Stejný objekt by měl v každé z nich jinou váhu, proto váha není charakteristickou vlastností věcí, ale hmoty obecně..
Váha je vektor, a proto má velikost, směr a smysl. V blízkosti zemského povrchu je váha vektorem ve svislém směru a směr je vždy dolů.
Vertikální směr je obvykle pojmenován jako osa Y nebo z, a směrem dolů je přiřazeno znaménko + nebo -, které jej odlišuje od směru nahoru. Volba závisí na místě původu. Na obrázku níže byl původ vybrán v bodě, ze kterého jablko spadne:
Jednotkový vektor j, vektor o velikosti rovné 1 se používá k označení a rozlišení vertikálního směru. Z hlediska tohoto vektoru je váha napsána takto:
P = mg (- j)
Kde je záporné znaménko přiřazeno směrem dolů.
Tyto tři koncepty jsou často zaměňovány, ale při kontrole charakteristik hmotnosti je snadné ji odlišit od hmotnosti a objemu..
Nejprve váha závisí na gravitačním poli, kde je objekt. Například na Zemi a na Měsíci má stejná věc jinou váhu, i když počet atomů, které ji tvoří, zůstává konstantní..
Hmotnost je skalární veličina, vztahující se k počtu atomů, které tvoří objekt, a je doložena odporem, který musí objekt změnit ve svém pohybu, vlastnost zvaná setrvačnost.
Pro jeho část je objem mírou prostoru, který objekt zabírá, další skalární veličina. Dva objekty se stejným objemem neváží stejně, například železná kostka váží mnohem více než polystyrenová kostka stejných rozměrů.
Celkem:
Je třeba poznamenat, že vzhledem ke skalárním veličinám nemá hmotnost ani objem směr ani smysl, ale pouze číselnou hodnotu a odpovídající jednotku. Na druhou stranu musí být váha jako vektor vždy vyjádřena správně, což udává velikost, jednotku, směr a smysl, jako v předchozí části.
Všechny objekty na Zemi mají váhu, můžete dokonce „vážit“ objekty, které na Zemi nejsou, například jiné planety nebo Slunce, i když samozřejmě nepřímými prostředky.
Vzhledem k tomu, že rozsah závaží je velmi velký, používá se k vyjádření velmi velkých nebo velmi malých vědeckých zápisů (v pravomocích 10):
-Slunce: 1989 × 1030 kg-f
-Jupiter: 1898 × 1027 kg-f
-Komár: 2,0 × 10-5 N
-Děti: 34,3 N.
-Dítě: 353 N.
-Dospělá osoba: 65 kg-f
-Dospělý slon: 5,5 × 103 kg-f
-Modrá velryba: 1,0 × 106 N
Krabice o hmotnosti 20 kg spočívá na stole.
a) Najděte váhu krabice a normální sílu, kterou na ni stůl působí.
b) Na první je položena další 10 kg krabice. Najděte normál, který působí tabulka na 20 kg krabici, a normál, který působí na menší krabici.
Na krabici je vhodné vytvořit diagram volného těla, který sestává z kreslení sil, které na něj působí.
V této situaci nejmenší box ještě není nahoře, proto existují pouze dvě síly: první je váha. P který je nakreslen svisle dolů, jak je uvedeno v předchozích částech, a pak je normální N, což je kolmá síla vyvíjená stolem a zabraňuje pádu krabice.
Vzhledem k tomu, že schránka je za těchto okolností ve statické rovnováze, lze rozumně dojít k závěru, že velikost normálu je stejná jako hmotnost, takže může kompenzovat:
N = mg = 20,0 kg x 9,8 m / sdva = 196 N; směřující svisle nahoru.
Z jeho části je hmotnost P = 196 N směřující svisle dolů.
Nyní jsou na obou objektech vytvořeny nové diagramy volného těla. U velké krabice se věci trochu mění, protože malá krabice na ni vyvíjí sílu.
Síly jsou následující: N Y P jsou normály vyvíjené tabulkou a hmotnost 20,0 kg na krabici, která se nezměnila. A nová síla vyvíjená malou krabičkou je N1, normální kvůli kontaktu s horní stranou velké krabice.
Pokud jde o malou krabičku, přijímá normální Ndva, vyvíjené horní stranou velké krabice a samozřejmě její hmotností Pdva. Vzhledem k tomu, že krabice jsou ve statické rovnováze:
Ndva - Pdva = 0
N - N1 - P = 0
Z první rovnice máme Ndva = Pdva = 10 kg x 9,8 m / sdva = 98 N. Podle zákona akce a reakce je velikost síly, kterou malá skříň přijímá, stejná, jakou působí na velkou skříň, pak:
Ndva = N1 = 98 N
Z druhé rovnice se vymaže normální N vyvíjené tabulkou na velké krabici, která má zase malou krabičku nahoře:
N = N1 + P = 98 N + 196 N = 294 N
Zatím žádné komentáře